中層混合処理工法の設計｜ブロック式・壁式・格子式の安定計算

計算方法と適用範囲

このツールで計算できること

中層混合処理工法による改良地盤（延長1mあたり）について、構造物的設計手法による設計計算を行います。改良地盤を一体の剛体とみなし、外部安定（滑動・転倒・支持力）、内部安定（圧縮・せん断・曲げ引張）、配合設計の目安、下部未改良層の圧密沈下量を検討します。ブロック式・壁式・格子式に対応します。

計算方法・使用式

• 改良率as: ブロック式 as=1.0、壁式 as=tw/Lw、格子式 as=(tw・Lx＋tw・Ly−tw²)/(Lx・Ly)。
• 外部安定: 滑動は Fs = (FR＋Pp)/ΣH（底面抵抗FRは着底地盤が粘性土のとき ch・B、砂質土のとき ΣV・tanφh）、転倒は合力作用位置の偏心量 e = |B/2−d| ≦ B/6（常時）・B/3（地震時）、支持力は qmax = ΣV/B・(1＋6e/B) ≦ qa（e＞B/6のときは三角形分布 qmax = 2ΣV/(3d)）で照査します。
• 内部安定: 改良体に改良率asで応力が集中するものとし、圧縮 σc = qmax/as ≦ quck/Fs、せん断 τ = (ΣH−Pp)/(as・B) ≦ quck/(2Fs)、曲げ引張 σt = |qmin|/as ≦ 引張強度比×quck/Fs を照査します。
• 配合設計: 設計基準強度quckが γ・λ・qul（現場/室内強度比γ・ばらつき係数λ・室内配合強度qul）以下であることを確認します。
• 圧密沈下: 改良体下の未改良層について S = mv・Δp・Hc で沈下量を求めます（改良体自体の圧縮は微小として無視）。

入力と出力

入力: 改良形式（ブロック式/壁式/格子式）・検討ケース・設計水平震度kh、改良地盤の形状（幅B・改良深さH・壁厚tw・壁間隔など）と単位体積重量、上載構造物の荷重（盛土など）・上載荷重・偏心、改良地盤に作用する土圧・水平力（主働側上部/下部・受働側）、改良体の強度（quck・qul・γλ・安全率・引張強度比）、着底地盤の条件（土質・ch・φh・許容支持力度）、圧密沈下の条件（応力分散・Δp・mv・層厚）。

出力: 改良率、外部安定（滑動・転倒・支持力）と内部安定（圧縮・せん断・曲げ引張）の照査、配合設計の確認、圧密沈下量のOK/NG判定。計算過程つきの帳票（計算書）を出力できます。

適用範囲・計算上の仮定

• 延長1mあたりの2次元断面の計算です。
• 構造物的設計手法（改良地盤を一体の剛体とみなす方法）です。改良柱体1本ごとの検討（杭的設計手法）や、すべり面が改良体を通る全体安定（円弧すべり）は対象外です。
• 作用させる土圧・水平力は入力値です（本ツール内では土圧を算定しません）。盛土の側方流動圧・地震時土圧などは別途算定して入力してください。
• 圧密沈下は改良体下の未改良層の一次元圧密（mv法）のみです。
• 液状化の判定・液状化対策としての検討（格子式の格子間隔の照査など）は対象外です。

使用基準・参考文献・設計者が確認すべき事項

• 陸上工事における深層混合処理工法 設計・施工マニュアル 増補版（令和4年4月、土木研究センター）: 構造物的設計手法（4.3）、改良率・外部安定・内部安定・配合設計の考え方。

設計基準強度と現場強度の関係（現場/室内強度比γ・ばらつき係数λ）は施工実績・試験施工により異なります。着底地盤の支持力、全体すべりの検討、改良範囲の平面配置、六価クロム溶出などの品質管理は、設計者がマニュアル・発注機関の基準に照らして別途確認してください。